LED：照亮信息時代的新技術(shù)
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- 發(fā)布時間：2015-08-18
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被譽(yù)為“照亮未來的技術(shù)”的LED(Light-Emitting-Diode一發(fā)光二極管)，漸漸走近了我們的日常生活，并將引導(dǎo)我們走向更加光明的未來。
LED后來居上
在愛迪生1879年發(fā)明碳絲白熾燈之后，照明技術(shù)便進(jìn)入一個嶄新的時代。回顧20世紀(jì)的照明史，熒光類、汞燈、高低壓鈉燈、金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈、高頻無極熒光燈、微波硫燈等新光源層出不窮，然而，真正引發(fā)照明技術(shù)發(fā)生質(zhì)變的，還是LED。與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比，LED的最大區(qū)別是結(jié)構(gòu)和材料的不同，它是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，上下兩層裝有電極、中間有導(dǎo)電材料，就像一塊漢堡包，可以發(fā)光的材料是夾層中的肉餅，光的顏色根據(jù)材料性質(zhì)的不同而有所變化。
白熾燈從它問世的那一天起，就帶有先天性缺陷，鎢絲加熱耗電大，燈泡易碎耗能大，而且容易觸電。熒光燈雖說比自熾燈節(jié)電節(jié)能，但對人的視力不利，燈管內(nèi)的汞也有害于人體和環(huán)境。LED屬于全固體冷光源，更小、更輕、更堅固，工作電壓僅有兩伏特，使用壽命長達(dá)十多年。按照通常的光效定義，LED的發(fā)光效率并不高，但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可達(dá)80—90％，同等光效的白熾燈可見光效率僅為10-20％；單體LED的功率一般在0.05-1w，通過集群方式可以滿足不同需要。
高亮度LED的出現(xiàn)具有劃時代意義，它將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后最偉大的發(fā)明之一。最早研制的LED只能發(fā)出紅色的光，用于電子設(shè)備中的指示燈。如今，LED已能發(fā)出紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、橙色、琥珀色、藍(lán)綠雙色、紅綠雙色、黃綠色、純綠色、翠綠色、白色各種光束。在我國各大城市，已經(jīng)到處可見LED的眩目光彩，LED正在改變我們的生活和工作環(huán)境。
半導(dǎo)體技術(shù)在引發(fā)微電子革命之后，正在孕育一場新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命。LED已成為信息時代的閃亮標(biāo)志，將逐步取代白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)照明技術(shù)。
突出的優(yōu)點(diǎn)、廣泛的用途
到過美國紐約時代廣場的人也許不會忘記，高高在上的可口可樂廣告畫面清晰，色彩鮮艷，栩栩如生，在電腦控制下的圖象變幻無窮。其實(shí)，早在上個世紀(jì)90年代初，德國慕尼黑機(jī)場以及法國和西班牙的高速公路上就出現(xiàn)了采用LED照明的廣告牌或道路指示燈，檢修時不用登高打開燈箱，只要在地面打開導(dǎo)光管的光源盒，就能更換光源。
LED魅力四射，優(yōu)點(diǎn)多多。除了壽命長、耗能低之外，LED更大的長處有三點(diǎn)：一是應(yīng)用非常靈活，可以做成點(diǎn)、線、面各種形式的輕薄短小產(chǎn)品；二是環(huán)保效益更佳，由于光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，屬于典型的綠色照明光源，而且廢棄物可回收，沒有污染；三是控制極為方便，只要調(diào)整電流，就可以隨意調(diào)光，不同光色的組合變化多端，利用時序控制電路，更能達(dá)到豐富多彩的動態(tài)變化效果。
LED不僅可用于大型廣告顯示屏，還可以用于建筑和交通照明。LED作為城市重點(diǎn)建筑的夜景照明，在勾勒輪廓上可以大顯身手，能夠模擬任何色彩，光通量的損耗和維護(hù)費(fèi)用也大大降低。由于體積小，LED適合制作成線條燈具，LED作成地?zé)簦甘痉较颉⒉降篮蛙嚨溃踩煽浚?jīng)久耐用。以往，在城市的夜空中，最妖嬈的也許就數(shù)霓虹燈了，但是，由于霓虹燈最容易損壞，我們常常看到，霓虹燈顯示的畫面和文字總是缺胳膊掉腿。如果采用LED取代霓虹燈作為顯示標(biāo)志，不僅可以避免殘缺不全的遺憾，而且可以達(dá)到隨欲的境界。
最初，LED只是作為微型指示燈，在計算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED顯示屏正在迅速崛起，作為新一代顯示媒體，LED已成為現(xiàn)代城市一道靚麗的風(fēng)景線，廣泛應(yīng)用于各種公共場合。近年來，LED逐漸擴(kuò)展到通用照明領(lǐng)域，從證券行情到股票機(jī)，從筆記本電腦到數(shù)碼相機(jī)，從PDA到手機(jī)，從室內(nèi)照明到汽車車燈，LED無處不在。
有機(jī)LED顯示屏的單個元素反應(yīng)速度是LCD液晶屏的1000倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下40度的低溫。據(jù)悉，國外一家公司正在開發(fā)一種頭盜式取景器，將指甲蓋大小的高分辨率有機(jī)LED顯示器置入其中，戴上這種半透明頭盔顯示器，飛行員可以毫不費(fèi)力地查看各種飛行數(shù)據(jù)；正在進(jìn)行手術(shù)的外科醫(yī)生眼睛無需離開手術(shù)臺，就能看到復(fù)雜的診斷圖像；飛行機(jī)械師在檢修飛機(jī)時，目光所至即可看到相應(yīng)部件的維修手冊。更令人心動不已的是，戴上有機(jī)LED顯示屏制成眼鏡，還可以開開心心看電影，現(xiàn)角可以達(dá)到160度。
LED照亮未來
在現(xiàn)代都市中，大功率氣體放電燈、泛光照明、霓虹燈、燈箱廣告等光源所產(chǎn)生的光污染，已經(jīng)對人類、自然環(huán)境以及天文觀察造成嚴(yán)重危害。21世紀(jì)，解決光污染，是照明技術(shù)急待突破的課題，LED應(yīng)運(yùn)而生，前途無量。
白光LFD的出現(xiàn)，是LED從標(biāo)識功能向照明功能跨出的實(shí)質(zhì)性一步。白光LED最接近日光，更能較好反映照射物體的真實(shí)顏色，所以，從技術(shù)角度看，白光LED無疑是LED最尖端的技術(shù)。
自光LED的應(yīng)用市場將非常廣泛，也是取代白熾鎢絲燈泡及熒光燈的“殺手”。目前，白色LED已開始進(jìn)入一些應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)急燈、手電筒、閃光燈等產(chǎn)品相繼問世。但是，由于價格十分昂貴，故而難以普及。一組亮度相當(dāng)于40瓦白熾燈的白色LED，其售價為220美元，白色LED普及的前提是價格下降，而價格下降必須在白色LED形成一定市場規(guī)模才有可能，毫無疑問，兩者的融合最終有賴于技術(shù)進(jìn)步。
據(jù)美國能源部預(yù)測，2010年前后，美國將有55％的白熾燈和熒光燈被LED替代，每年節(jié)電價值可達(dá)350億美元，可能形成一個500億美元的大產(chǎn)業(yè)。日本提出，LED將在2006年大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈。為了搶占未來市場的制高點(diǎn)，通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆等世界三大照明工業(yè)巨頭紛紛行動，與半導(dǎo)體公司合作成立LED照明企業(yè)，目標(biāo)是在2010年前把LED發(fā)光效率再提高8倍，價格降低99％。
未來照明市場的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)開火。我國擁有巨大的照明工業(yè)和照明市場，去年，我國照明電器銷售收入445億元，出口創(chuàng)匯43億美元，專家預(yù)計3年內(nèi)我國發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值可達(dá)30億～40億美元。在半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域，我國與世界先進(jìn)水平差距較小，我國自主研制的第一個LED比世界上第一個LED僅僅晚幾個月，整體技術(shù)水平也只比發(fā)達(dá)國家相差3年左右。為了適應(yīng)高速增長的市場需求，我國已將LED分別列為31項國家鼓勵發(fā)展的電子產(chǎn)品和20種鼓勵外商投資的電子產(chǎn)品和技術(shù)。
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